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三相三线制VIENNA整流器的研究与设计

三相三线制VIENNA整流器的研究与设计

作者：权运良华南理工大学

学位级别：硕士

在科学技术日益发达的现代社会，作为最早的变电装置——整流器越来越广泛地应用在社会生产的各行各业中，但是这些整流装置会造成电网电压的质量降低和电能利用率下降等问题。在提倡节能减排的今天，治理电网污染的课题得到了人们广泛... 详细信息

在科学技术日益发达的现代社会，作为最早的变电装置——整流器越来越广泛地应用在社会生产的各行各业中，但是这些整流装置会造成电网电压的质量降低和电能利用率下降等问题。在提倡节能减排的今天，治理电网污染的课题得到了人们广泛的研究。基于PWM控制的整流器具有输入电流正弦化、电流谐波含量小和处于单位功率因数状态运行等特点，因此它作为电力电子装置的功率因数校正单元得到了广泛的应用。三相三线制VIENNA整流器是三电平整流装置，相比传统的三相半桥两电平整流器，它具有全控开关数量少、无需考虑死区时间和应用场合更广等特点。三相三线制VIENNA整流器是一个强耦合、非线性系统。因为三电平整流器的电位状态组合比两电平整流器更多，所以基于SVPWM的控制系统更复杂。论文主要是对一种数字控制的三相三线制VIENNA整流器的研究和工程设计，主要工作如下：第一，论文首先介绍了三相整流器和三电平整流器的研究进程，分别在单相和三相电路拓扑下分析了VIENNA整流器的工作原理，提出了等效三逻辑值单开关概念。在对工作原理和坐标变换矩阵分析基础上，分别建立了三相静止坐标系和两相同步旋转坐标系下三相VIENNA整流器的数学模型，得到了数学模型的矩阵方程组。第二，根据建模所得矩阵方程组，设计了三相三线制VIENNA整流器的控制系统，电压外环和电流内环采用双环pi控制策略;其中电流内环用到前馈解耦策略。按典型系统设计整定双环pi参数，给出pi参数的参考公式。第三，介绍了三相三线制VIENNA整流器的空间矢量调制方式，分析了三种方式下整流的空间矢量调制原理;提出了一种基于空间矢量调制方式的中点电位平衡控制策略;给定实验参数，计算选择硬件系统元件参数和，计控制电路，分析了软件系统的各流程图。最后，在MATLAB平台上仿真系统，搭建实验装置，给出实验结果。

关键词：三相三线制 VIENNA SVPWM 数字控制双环pi控制中点电位平衡

基于SiC MOSFET与单相SVPWM技术的高频逆变电源研究

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基于SiC MOSFET与单相SVPWM技术的高频逆变电源研究

作者：吴立业山东大学

学位级别：硕士

当今科学技术正以如飞的速度向前发展,作为人类生产生活中不可或缺的供能工具,人们对逆变电源的工作效率与输出质量也有了更高的要求。进入本世纪以来,新一代电力电子器件与数字控制方法高速发展,逆变电源正在向着模块化、高频化、数字... 详细信息

当今科学技术正以如飞的速度向前发展,作为人类生产生活中不可或缺的供能工具,人们对逆变电源的工作效率与输出质量也有了更高的要求。进入本世纪以来,新一代电力电子器件与数字控制方法高速发展,逆变电源正在向着模块化、高频化、数字化、绿色化的发展趋势迈进,本文对基于SiC MOSFET与单相SVPWM技术的高频逆变电源工作原理与控制方法进行深入分析,研究并设计出了高频逆变电源系统。首先,本文对于逆变电源工作原理、逆变电源常用电路、逆变方法与控制方法做了深入分析,并在MATLAB/Simulink中对本文设计的高频正弦逆变电源单相SVPWM调制算法与系统基于电流电压的双闭环pi控制方法进行了仿真验证。然后,本文对高频逆变电源系统硬件电路进行了设计。硬件电路主要分为主电路与控制电路,主电路主要有AC/DC整流电路、DC/AC逆变电路与LC滤波电路;控制电路以DSP为核心主要有SiC MOSFET驱动电路、电流电压采样电路、触摸屏控制电路与控制系统电源电路。根据设计要求,本文对上述电路设计中的电气参数做了详细计算,根据计算的电气参数并结合实际情况,对电路中器件选型做了详细介绍。作为控制系统的核心,本文基于系统硬件对高频逆变电源软件系统进行了设计。软件系统程序主要分为触摸屏控制程序、主程序、单相SVPWM调制程序、电流电压采样程序与双闭环pi控制程序。本文结合逆变电源设计需求,以主控制器TMS320F28335为基础,充分利用主控制器资源,以程序流程框图的形式对各部分软件进行了详细设计。最后,为验证高频逆变电源设计可行性,本文搭建了高频逆变电源系统并对系统控制部分、驱动波形与电源输出进行了实验测试,实验中各部分均可以正常工作,实验结果基本符合设计要求。文章最后对本文设计做了总结并就文章中存在的不足对未来的研究做了展望。

关键词： SiC MOSFET 单相SVPWM调制双环pi控制高频逆变

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基于T型三电平电动汽车充电机的研究

基于T型三电平电动汽车充电机的研究

作者：杨合恒中原工学院

学位级别：硕士

本文从国内外研究现状出发,讨论了当前电动汽车推广的重要性和技术问题,引出本文研究内容—电动汽车充电机系统。随着电池材料和技术发展,未来的电动汽车必将需要大功率输出的充电桩,为此本文引进一种新的拓扑结构换流器—T型三电平换流... 详细信息

本文从国内外研究现状出发,讨论了当前电动汽车推广的重要性和技术问题,引出本文研究内容—电动汽车充电机系统。随着电池材料和技术发展,未来的电动汽车必将需要大功率输出的充电桩,为此本文引进一种新的拓扑结构换流器—T型三电平换流器,这种拓扑能够使得电动汽车充放电系统具有中等或大型功率输出。首先,本文研究的充电机为直流充电机,参考以往两电平换流器的结构后,提出采用T型拓扑三电平换流器和半桥型DC/DC换流器组成的两级电路。关于T型三电平换流器的控制技术,最传统的就是双环pi控制,这种控制结构简单,但是抗干扰性较差,且pi参数计算比较麻烦,为此引进新的智能控制算法—模型预测控制(MPC),这种算法是对双环pi控制策略中电流内环展开改造,亦可称为模型预测电流控制。关于半桥型DC/DC换流器,根据现有充电模式特点,选择双环控制下恒电流、恒电压的控制模式。其次,文中围绕着T型三电平换流器和双向半桥DC/DC换流器展开了详细的研究,分别介绍了其工作原理、数学模型、控制策略、调制策略,最后在MATLAB2017a上分别进行了仿真的搭建。在仿真中,首先对比了T型三电平变流器在双环pi控制和模型预测控制下的系统输出效果,对比后发现传统的双环pi控制抗干扰能力较差,并且对于负载侧并联的上下电容均压控制不如预测控制好;但是预测控制也有自身的缺陷,谐波成分比较复杂。除此之外,文中还介绍了双向半桥DC/DC变流器在恒流和恒压充电下的仿真,仿真结果显示这样的充电模式可以很好的被实现。最后,文中整合前级T型三电平整流电路和后级半桥DC/DC降压电路的整体仿真,为了使系统输出满足设定的技术标准,两种控制策略下主电路参数都做出了部分修改,最后实现了系统的恒压充电。因为参数的不一致,因此没办法做出对比,但是总的来说预测控制对电容的均压控制效果比较好,双环pi控制下的系统功率因数可以为1,所以各有特点,具体应用中要根据具体情况进行选择。

关键词：电动汽车充电机 T型三电平换流器双环pi控制模型预测控制(MPC)

基于LCL滤波的三相电压型PWM整流器的研究

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基于LCL滤波的三相电压型PWM整流器的研究

作者：刘文苑华中科技大学

学位级别：硕士

由于高频PWM整流器可以提供正弦化低谐波的输入电流,可控功率因数,及双向能量流动,因此得到越来越广泛的应用。网侧单电感滤波会带来一些问题,首先要想得到较好的滤波效果,必须增大电感值,这样系统的动态性能会变差,而且成本增加。另外... 详细信息

由于高频PWM整流器可以提供正弦化低谐波的输入电流,可控功率因数,及双向能量流动,因此得到越来越广泛的应用。网侧单电感滤波会带来一些问题,首先要想得到较好的滤波效果,必须增大电感值,这样系统的动态性能会变差,而且成本增加。另外,整流器的功率比较大时,交流侧的滤波的损耗也会增大。为了解决上述问题,本文研究了基于LCL滤波的高频PWM整流器。在交流侧应用LCL滤波器可以减少电流中的高次谐波含量,并在同样的谐波要求下,相对纯电感型滤波器可以降低电感值的大小,提高系统的动态响应。文章首先对高频PWM整流器的工作原理做了详细的介绍,并对基于L和LCL两种不同的滤波器,分别在ABC静止坐标系,αβ静止坐标系和dq旋转坐标系中建立了数学模型。文章中将L滤波的电压型三相PWM整流器的控制方法应用于LCL滤波情况。基于dq轴模型,提出了双闭环的控制策略,电流内环采用前馈解耦控制。为了提高电流的跟随性能,按照典型Ⅰ型系统设计电流调节器。为了提高电压环的抗干扰性,按照典型Ⅱ型系统设计电压调节器。文章还详细讨论了LCL滤波器带来的谐振问题,以及参数设计方法,列出了实际系统LCL滤波器参数的设计步骤。文章在MATLAB/SIMULINK环境下建立了PWM整流器仿真模型对系统进行了仿真,按照文章提出的理论设计的仿真系统具有良好的动态和稳态性能。文章最后基于TMS320LF2407A设计了整流器装置的控制系统硬件和软件,并得到了初步实验结果,能满足控制要求,从而验证了控制方案的正确性。

关键词：整流器 LCL滤波器双环pi控制 DSP

基于隔离双向DC/DC变换器的电梯节能系统建模与仿真

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电气自动化 2015年第4期37卷 7-9,21页

作者：韩伟伟黄绍伦代清友万健如天津大学电气与自动化工程学院天津300072 广东省特种设备检测研究院广东广州510655

为了解决超级电容存储型电梯节能装置成本高的问题,将隔离双向DC/DC变换器用于电梯节能装置,通过小信号分析法对隔离双向DC/DC变换器进行分析建模,引入了电梯变频器直流母线电压外环、超级电容充放电电流内环的双环pi控制策略,克服了从... 详细信息

为了解决超级电容存储型电梯节能装置成本高的问题,将隔离双向DC/DC变换器用于电梯节能装置,通过小信号分析法对隔离双向DC/DC变换器进行分析建模,引入了电梯变频器直流母线电压外环、超级电容充放电电流内环的双环pi控制策略,克服了从直流母线电压到超级电容电压大变比变换难以实现的技术难点,在完成电梯回馈能量的存储与再利用的同时,有效降低了电梯节能装置的成本。并利用超级电容放电电流大的优势,在电梯启动时超级电容节能装置提供大电流补偿,减少了对电网的冲击。通过Simulink仿真分析,验证了方法的有效性和可行性。

关键词：超级电容电梯节能隔离双向DC/DC变换器双环pi控制大变比变换

基于扩展状态观测器的三相PWM整流器控制研究

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江苏科技信息 2022年第3期39卷 42-45页

作者：刘俊伟陕西理工大学陕西汉中723000

三相PWM整流器大多数采用双环pi控制。然而,该控制方法对负载变化不具有良好的适应能力。针对此问题,文章提出在三相PWM整流器的电压外环增加扩展状态观测器,通过扩展状态观测器实时观测负载扰动变化,同时对扰动进行前馈补偿。所提方法... 详细信息

三相PWM整流器大多数采用双环pi控制。然而,该控制方法对负载变化不具有良好的适应能力。针对此问题,文章提出在三相PWM整流器的电压外环增加扩展状态观测器,通过扩展状态观测器实时观测负载扰动变化,同时对扰动进行前馈补偿。所提方法无须改变传统三相整流器的总体控制结构,仅通过负载扰动前馈补偿即可有效地改善系统的控制性能。仿真结果表明,与传统的pi控制相比,在负载发生变化时,所提控制方法电压波动小、电压恢复时间短,电网电流THD小,具有更好的负载自适应能力。

关键词：三相PWM整流器负载扰动双环pi控制 ESO

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单相并联型APF双环控制技术的仿真研究

湖北工业大学学报 2014年第2期29卷 60-64,90页

作者：章穗乔玉库苏威湖北工业大学电气与电子工程学院湖北武汉430068

分析了系统谐波的危害,提出了有源电力滤波器抑制谐波的有效性,以单相并联型有源电力滤波器为背景,介绍了其工作原理并建立数学模型。详细分析了基于电压外环电流内环的单相并联型有源电力滤波器双环控制系统,并给出了电压外环以及电流... 详细信息

分析了系统谐波的危害,提出了有源电力滤波器抑制谐波的有效性,以单相并联型有源电力滤波器为背景,介绍了其工作原理并建立数学模型。详细分析了基于电压外环电流内环的单相并联型有源电力滤波器双环控制系统,并给出了电压外环以及电流内环pi控制参数的具体设计过程。最后通过MATLAB仿真对所设计的系统控制参数进行了验证。仿真结果表明,该种基于电压外环电流内环的双环pi控制器的单相并联型有源电力滤波器能保证直流母线电压的稳定,并对中低频带的谐波进行有效的补偿。

关键词：有源电力滤波器(APF) 谐波补偿双环pi控制

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双向变流器控制策略的研究

华东交通大学学报 2012年第6期29卷 80-84页

作者：曹晖华东交通大学电气与电子工程学院江西南昌330013

研究了一种能量双向流动的变流器。建立了双向变流器的电路模型,采用了双环pi控制方案,详细分析了控制器的选择和控制器参数的设计。搭建了Matlab仿真模型并仿真。最后进行了系统试验并给出了试验结果。实验结果表明系统稳定,且控制设... 详细信息

研究了一种能量双向流动的变流器。建立了双向变流器的电路模型,采用了双环pi控制方案,详细分析了控制器的选择和控制器参数的设计。搭建了Matlab仿真模型并仿真。最后进行了系统试验并给出了试验结果。实验结果表明系统稳定,且控制设计合理。

关键词：双向变流器双环pi控制电路模型功率因数

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微电网逆变器带整流性负载控制策略研究

军械工程学院学报 2017年第1期29卷 67-70页

作者：李鑫解璞军械工程学院车辆与电气工程系河北石家庄050003

微电网容量有限,而系统中越来越多的非线性负载使得系统的电能质量面临巨大挑战.逆变器作为距离非线性负载最近的控制器,对系统的稳定性至关重要.以典型的整流性负载为代表,在传统pi双环控制的基础上,通过理论推导,对微电网逆变器的控... 详细信息

微电网容量有限,而系统中越来越多的非线性负载使得系统的电能质量面临巨大挑战.逆变器作为距离非线性负载最近的控制器,对系统的稳定性至关重要.以典型的整流性负载为代表,在传统pi双环控制的基础上,通过理论推导,对微电网逆变器的控制策略进行了改进,通过Matlab/Simulink建模仿真,验证了该策略的有效性.

关键词：逆变器双环pi控制整流性负载谐波抑制